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PRÉFACE
La physique moderne est née au début du siècle dernier, lorsque les conceptions sur
lesquelles était basée la connaissance du monde ont été bouleversées par quelques
observations apparemment disparates concernant la lumière. Celle-ci semblait bien
comprise et expliquée par les équations établies il y a cent cinquante ans par Maxwell,
considérées comme l'aboutissement triomphal de la physique classique. Et pourtant,
c'est en se posant des questions profondes sur la lumière, sa vitesse de propagation, la
nature de l'onde qui la constitue, et sur certains phénomènes lumineux devenus accessibles à 1 'expérience - la distribution en fréquence de la lumière des corps chauffés,
les propriétés de l'effet photoélectrique, le caractère discret des spectres absorbés ou
émis par la matière - que les physiciens ont au début du xxe siècle complètement
révolutionné notre vision du monde. La relativité restreinte, en introduisant l'idée
que la vitesse de la lumière ne dépend pas de l'observateur et en admettant la vitesse
maximale de propagation de toute information, devait bouleverser notre conception
de l'espace et du temps, ainsi que notre vision de l'univers et de la cosmologie lorsqu'elle fut étendue à la description des effets de gravitation dans le cadre de la relativité générale. Par ailleurs, en montrant que la lumière était à la fois une onde et
un ensemble de particules (les photons), la théorie quantique nous introduisait dans
le monde étrange de la physique de !'infiniment petit, celui où les notions d'onde et
de corpuscules sont indissociablement mêlées, nous livrant les clés du monde microscopique. Albert Einstein est au point de départ de ces deux révolutions puisque la
relativité restreinte et la physique quantique sont nées de deux articles qu' il a publiés
en 1905 - année miraculeuse pour la science - et qu'on lui doit aussi la théorie de la
relativité générale établie dix ans plus tard.
Fondamentale pour notre compréhension profonde de la nature, la physique quantique est aussi à la base de toutes les technologies modernes omniprésentes dans
notre vie quotidienne. Sans physique quantique, il n'y aurait ni lasers, ni transistors,
ni ordinateurs, ni imagerie médicale par résonance magnétique. Dans certains cas, la
relativité joue également un rôle essentiel dans notre vie quotidienne. Par exemple, le
GPS, système de navigation universel qui nous permet de nous repérer par triangulation n'importe où sur Terre avec une précision de quelques mètres, exploite à la fois
la physique quantique nécessaire à la compréhension du fonctionnement des horloges
atomiques, et la relativité, restreinte et générale, sans laquelle les mesures du temps
nécessaires aux opérations de triangulation seraient entachées de larges erreurs. Les
centrales nucléaires, sources d'énergie essentielle de notre monde contemporain, sont
un autre exemple de réalisations qui auraient été impossibles sans les connaissances
que nous ont apportées les théories de la relativité et de la physique quantique.
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lesquelles était basée la connaissance du monde ont été bouleversées par quelques
observations apparemment disparates concernant la lumière. Celle-ci semblait bien
comprise et expliquée par les équations établies il y a cent cinquante ans par Maxwell,
considérées comme l'aboutissement triomphal de la physique classique. Et pourtant,
c'est en se posant des questions profondes sur la lumière, sa vitesse de propagation, la
nature de l'onde qui la constitue, et sur certains phénomènes lumineux devenus accessibles à 1 'expérience - la distribution en fréquence de la lumière des corps chauffés,
les propriétés de l'effet photoélectrique, le caractère discret des spectres absorbés ou
émis par la matière - que les physiciens ont au début du xxe siècle complètement
révolutionné notre vision du monde. La relativité restreinte, en introduisant l'idée
que la vitesse de la lumière ne dépend pas de l'observateur et en admettant la vitesse
maximale de propagation de toute information, devait bouleverser notre conception
de l'espace et du temps, ainsi que notre vision de l'univers et de la cosmologie lorsqu'elle fut étendue à la description des effets de gravitation dans le cadre de la relativité générale. Par ailleurs, en montrant que la lumière était à la fois une onde et
un ensemble de particules (les photons), la théorie quantique nous introduisait dans
le monde étrange de la physique de !'infiniment petit, celui où les notions d'onde et
de corpuscules sont indissociablement mêlées, nous livrant les clés du monde microscopique. Albert Einstein est au point de départ de ces deux révolutions puisque la
relativité restreinte et la physique quantique sont nées de deux articles qu' il a publiés
en 1905 - année miraculeuse pour la science - et qu'on lui doit aussi la théorie de la
relativité générale établie dix ans plus tard.
Fondamentale pour notre compréhension profonde de la nature, la physique quantique est aussi à la base de toutes les technologies modernes omniprésentes dans
notre vie quotidienne. Sans physique quantique, il n'y aurait ni lasers, ni transistors,
ni ordinateurs, ni imagerie médicale par résonance magnétique. Dans certains cas, la
relativité joue également un rôle essentiel dans notre vie quotidienne. Par exemple, le
GPS, système de navigation universel qui nous permet de nous repérer par triangulation n'importe où sur Terre avec une précision de quelques mètres, exploite à la fois
la physique quantique nécessaire à la compréhension du fonctionnement des horloges
atomiques, et la relativité, restreinte et générale, sans laquelle les mesures du temps
nécessaires aux opérations de triangulation seraient entachées de larges erreurs. Les
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que nous ont apportées les théories de la relativité et de la physique quantique.
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